[發明專利]超高頻硅鍺異質結雙極晶體管

有效

• 申請號: 200910201691.0
• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN102044560A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 錢文生
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/06;H01L29/08;H01L21/331;H01L21/265
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種半導體制造工藝，尤其是涉及一種超高頻硅鍺異質結雙極晶體管及其制造工藝

背景技術

在射頻應用中，需要越來越高的器件特征頻率，RFCMOS雖然在先進的工藝技術中可實現較高頻率，但還是難以完全滿足射頻要求，如很難實現40GHz以上的特征頻率，而且先進工藝的研發成本也是非常高。化合物半導體可實現非常高的特征頻率器件，但由于材料成本高、尺寸小的缺點，加上大多數化合物半導體有毒，限制了其應用。硅鍺異質結雙極晶體管則是超高頻器件的很好選擇，首先其利用硅鍺與硅的能帶差別，提高發射區的載流子注入效率，增大器件的電流放大倍數；其次利用硅鍺基區的高摻雜，降低基區電阻，提高特征頻率；另外硅鍺工藝基本與硅工藝相兼容，工藝成本不高。因此硅鍺異質結雙極晶體管已經成為超高頻器件的主力軍。

如圖1所示，傳統的硅鍺異質結雙極晶體管采用高摻雜的集電極埋層即為圖1中所示N+埋層，外延中低摻雜的集電區即為圖1中所示外延集電區，高濃度高能量N型注入形成集電極引出端即為圖1中所示N+集電極，硅鍺外延形成基區即圖1中所示本征基區，然后重N型摻雜多晶硅構成發射極，最終完成硅鍺異質結雙極晶體管的制作。該器件工藝成熟可靠，但主要缺點有：1、集電區外延成本高；2、集電極引出端的形成靠高劑量、大能量的離子注入，才能將集電區埋層引出，因此所占器件面積很大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種超高頻硅鍺異質結雙極晶體管，能減少制造工藝成本低、減少器件占用面積的優點。

為解決上述技術問題，本發明的超高頻硅鍺異質結雙極晶體管，包括有一集電區、一基區和一發射區。所述集電區通過離子注入工藝形成于一N型深阱中，所述N型深阱是通過在硅半導體襯底上通過N型雜質離子注入形成的。所述集電區兩側由場氧化層隔離，在場氧化層中用刻蝕工藝開口形成一場氧化層深阱，一集電極通過氧化層深阱接觸而引出。所述場氧化層深阱在刻蝕后用自對準方法注入高濃度的N型雜質，形成一集電極歐姆接觸。所述基區，包括一本征基區和一外基區，由硅鍺外延層形成，所述本征基區和所述集電區相連接，所述外基區用于形成基區電極。所述發射區，形成于所述本征基區上并和所述本征基區相連接，由多晶硅外延層形成。

本發明的有益效果為：和常規的硅鍺異質結雙極晶體管相比，本發明通過取消高摻雜N集電區埋層、高濃度高能量N型注入形成集電極引出端，而采用高摻雜N型深阱注入和在場氧化層深阱中形成集電極接觸，大幅度減小了硅鍺異質結雙極晶體管的面積；本發明取消了成本較高的集電區外延工藝，而用離子注入工藝形成集電區，同時本發明也節約了深槽隔離工藝，減少了工藝成本。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明：

圖1是傳統硅鍺異質結雙極晶體管剖面示意圖；

圖2是本發明具有對稱集電區結構的硅鍺異質結雙極晶體管剖面示意圖；

圖3是本發明具有非對稱集電區結構的硅鍺異質結雙極晶體管剖面示意圖。

具體實施方式

如圖2所示，為本發明具有對稱集電區結構的硅鍺異質結雙極晶體管剖面示意圖。包含：一集電區、一基區和一發射區。

所述集電區，通過離子注入工藝形成于一N型深阱中，所述N型深阱是通過在硅半導體襯底上注入N型雜質離子而形成的，所述N型深阱雜質離子能夠選擇磷、砷或銻，注入劑量范圍為1e13～1e15cm^-2，注入能量范圍200keV～1000KeV。所述集電區兩側由場氧化層隔離，在場氧化層中用刻蝕工藝開口形成一場氧化層深阱，一集電極通過氧化層深阱接觸而引出；所述場氧化層深阱在刻蝕后用自對準方法注入高濃度的N型雜質，形成一集電極歐姆接觸，在所述場氧化層深阱中采用鈦/氮化鈦過渡金屬和金屬鎢填入，金屬層淀積能采用PVD或CVD方式，鈦/氮化鈦的厚度范圍分別為100～500埃和50～500埃。